CN201800862U

CN201800862U - 电动车机械变档轮毂

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Publication number: CN201800862U
Application number: CN2010201479970U
Authority: CN
Inventors: 李绵军; 李林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-04-01

Abstract

电动车机械变档轮毂，属车轮动力传动技术领域，尤其涉及二轮、三轮电动车动力传动技术领域。它包括主轴、轮毂筒、以及钢圈，轮毂筒两端分别安装左端盖和右端盖，主轴两端分别安装在轮毂筒的两个端盖的中心轴承孔内，在轮毂筒内的主轴一端为电机，电机端部为电机端盖，电机端盖与电机转子固连。其关键技术是主轴另一端所在的轮毂筒内是变速机构，变速机构包括变速箱、动力输出总成以及档位控制总成，主轴另一端所在的轮毂筒构成变速箱体。本实用新型不仅适合平路行驶，还能满足不同程度的上坡和载人上坡行驶，适应丘陵、山区等复杂地形行驶，还解决了电动车浪费电能和蓄电池使用寿命短等问题。

Description

电动车机械变档轮毂

(一)技术领域：

电动车机械变档轮毂，属车轮动力传动技术领域，尤其涉及二轮、三轮电动车动力传动技术领域。

(二)背景技术：

目前的电动车，主要是上坡和载人上陡坡时，耗电量大或者在上坡时由于动力不足无法使用。它上坡时负载大，容易引起电流急剧增大，烧毁控制器和电机同时还直接影响了蓄电池的寿命。使电动车不易适用山地、丘陵等复杂地形行驶，从而限制了使用范围。

(三)发明内容：

本实用新型要解决的问题就是针对以上不足而提供一种结构简单，可以实现多级机械变速的轮毂电机。其技术方案如下：

它包括主轴、轮毂筒以及钢圈，轮毂筒两端分别安装左端盖和右端盖，主轴两端分别安装在轮毂筒的两个端盖的中心轴承孔内，在轮毂筒内的主轴一端为电机，电机两端分别是电机左端盖和电机右端盖，电机左右端盖与电机转子固连。其关键技术是主轴另一端所在的轮毂筒内是变速机构，变速机构包括变速箱、动力输出总成以及档位控制总成。主轴另一端所在的轮毂筒构成变速箱体，在变速箱体内的主轴上安装支撑架，支撑架上开有径向孔，径向孔内安装转轴，在转轴的左端安装单向齿轮，右端安装齿轮。动力输出总成是在电机右端盖上安装动力输出轴套，在动力输出轴套的外表面安装齿轮，齿轮与转轴左端的单向齿轮啮合。在主轴上位于支撑架的右侧安装有滑动套管，滑动套管上安装齿轮，齿轮与转轴右端的齿轮啮合，齿轮右侧安装动力输出盘。动力输出盘的左端安装动力输出管，动力输出管的上面设有卡槽，在轮毂筒右端内壁设有凸块，凸块嵌入卡槽内。动力输出管的左端设有凸面嵌入电机右端盖的凹孔内。档位控制总成是在主轴右端内部开有轴孔，轴孔内依次装入拉动件、弹簧、拉动小轴、行程调整空心螺钉。从拉动小轴左端穿过行程调整空心螺钉、弹簧后紧固在拉动件内。主轴右端安装支撑管，支撑管上开有小孔，支撑管右端安装拉线导向管。拉线穿过拉线导向管、支撑管右侧，至拉动小轴右端，被拉线压紧螺钉固定。拉动件通过连接螺栓连接，连接螺栓位于滑动套管上。

与现有技术相比本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型在原轮毂筒内安装了由多个齿轮组成的齿轮变速机构，它在“旋转狭窄”的空间内合理科学地设计了不同坡度(平路、上坡、陡坡载重)的速度及扭力，也就是在不增大额定电流或额定输出功率的前提下，增大1～3倍以上动力，相当于增大电机3倍以上的功率。从根本上满足了不同路面和不同坡度及负载的动力需要，不仅可以实现多级机械变速，还解决了现有技术普通轮毂电机爬坡难，无法载人爬上陡坡，以及负载大引起电流急剧增大，容易烧毁控制器和电机的问题，既节约了能源，又延长了蓄电池、电机、控制器等部件的使用寿命。

2、本实用新型的电机和变速机构的主轴为同一根主轴，这样既保证了同心度，又使输入输出动力能得到最大限度利用，解决了现有技术中主轴分段组合，受力不均匀，摩擦阻力大，耗能大的问题。

3、本实用新型结构简单，制造和装配调试容易。

4、本实用新型保留了低速普通轮毂电机在行驶时比高速电机省电的优点。

5、综上所述，使用本实用新型可以载人爬陡坡，而且省电，增加了电动车的正常行驶范围和行驶里程，使电动车既适合平原也适合山地、丘陵等复杂地形行驶。

(四)附图说明：

图1，是本实用新型结构示意图；

图2，是本实用新型动力输出管与电机右端盖另一离合方式结构主视图；

图3，是本实用新型动力输出管与电机右端盖另一离合方式结构俯视图；

图4，是本实用新型另一结构示意图。

(五)具体实施方式

实施例1：

参见图1，本实用新型包括主轴2、轮毂筒5以及钢圈37，轮毂筒5两端分别安装左端盖4和右端盖32，主轴2两端分别安装在轮毂筒的两个端盖的中心轴承孔内，在轮毂筒5内的主轴一端为电机，电机包括定子8和转子6，定子8固定在主轴2上，定子8上布设电机绕组9，在转子6和电机绕组9之间设有磁钢片7，电机两端分别是电机左端盖和电机右端盖12，电机右端盖12与电机转子6固连。电机供电线1从主轴2的左端引出，在左端盖4上安装刹车盘3，钢圈37安装在轮毂筒5的中间。其关键技术是主轴另一端所在的轮毂筒内是变速机构，变速机构包括变速箱、动力输出总成以及档位控制总成。主轴另一端所在的轮毂筒构成变速箱体，在变速箱体内的主轴2上通过平键安装支撑架17，在支撑架17上开有径向孔，径向孔内通过轴承安装转轴16。在转轴16的左端通过单向轴承14安装齿轮组成单向齿轮13，转轴16的右端通过平键安装齿轮15。

动力输出总成是在电机右端盖12上安装动力输出轴套39，当主轴2被固定，电流从电机供电线1输入至电机绕组9，此时电机内产生旋转磁场，转子6开始按顺时针转动。由于动力输出轴套39与电机右端盖12相连，电机右端盖12又与转子6相连，所以电机动力由动力输出轴套39输出。在动力输出轴套39的外表面通过平键安装齿轮38，齿轮38与转轴16左端的单向齿轮13啮合，在主轴2上位于支撑架17的右侧安装有滑动套管19，滑动套管19上通过轴承安装齿轮18，齿轮18与转轴16右端的齿轮15啮合，齿轮18右侧安装动力输出盘33。动力输出盘33的左端安装动力输出管36，动力输出管36的外表面设有数个卡槽34，在轮毂筒5右端内壁设有数个凸块35，凸块35嵌入卡槽34内，动力输出管36相对轮毂筒5可作横向左右滑动动作。动力输出管36的左端设有数个凸面11，电机右端盖12的径向处设有数个凹孔10，凸面11嵌入凹孔10内。

档位控制总成是在主轴2右端内部开有轴孔30，轴孔30内依次装入拉动件21、弹簧23、拉动小轴22、行程调整空心螺钉28。拉动小轴22左端穿过行程调整空心螺钉28、弹簧23后紧固在拉动件21内。主轴2右端安装有支撑管29，支撑管29上开有孔24，支撑管29右端安装拉线导向管26，拉线27穿过拉线导向管26、支撑管29右侧，至拉动小轴22右端，被拉线压紧螺钉25固定。拉动件21通过连接螺栓20连接，连接螺栓20垂直于主轴2，纵向穿过滑动套管19和拉动件21，让动力输出总成与档位控制总成连接，使动力输出总成受控于档位控制总成。在连接螺栓20所在位置的主轴2上设有一定宽度的纵向通孔，作为连接螺栓20的横向滑动轨道31，通过横向滑动轨道31的宽度和拉线27的拉动距离的共同作用，来控制连接螺栓20的行程，即控制了动力输出管36的横向滑动行程，完成档位切换。上述中也可以将齿轮15或齿轮18其中任何一个齿轮安装为单向齿轮它们都具有相同功能。

当需要快档时，首先让电机停止输出动力，然后拉动拉线27，此时动力输出管36左移，进入快档后，定位拉线，使其定位在快档中。此时动力输出管36左端的凸面11嵌入电机右端盖12的凹孔10内相互啮合，同时凸块35继续嵌入卡槽34内。然后电机给出动力按顺时针开始转动，此时电机动力由电机转子6→电机右端盖12→动力输出管36→轮毂筒5→钢圈37输出，且钢圈37的转速与电机转速同步为1∶1。此工作过程中支撑架17被固定在主轴2上，所以静止不动。齿轮38与电机转速同步为顺时针转动，齿轮38带动单向齿轮13连同单向轴承14的外圆为逆时针转动，同时齿轮18为顺时针转动也与电机转速同步，齿轮18带动齿轮15为逆时针转动。此时单向齿轮13和齿轮15在同一根转轴16上作两种不同转速的逆时针转动，由于单向轴承14的存在它把单向齿轮13和齿轮15的速度差分解了，而单向轴承14的工作方式为其外圆逆时针转动，内圆也为逆时针转动，且内圆转速超过外圆转速。当电机停止输出动力时，在惯性的作用下车轮继续转动，电机被车轮同步带转，其变速箱内所有齿轮工作方式与上述相同，当车轮停止转动后电机和所有齿轮为静止状态。

当需要慢档时，首先让电机停止输出动力，然后拉动拉线27，此时动力输出管36右移，进入慢档后，定位拉线，使其定位在慢档中。此时动力输出管36左端的凸面11脱离电机右端盖12的凹孔10，同时凸块35继续嵌入卡槽34内。然后电机给出动力按顺时针开始转动，此时电机动力由电机转子6→电机右端盖12→动力输出轴套39→齿轮38→单向齿轮13→单向轴承14→转轴16→齿轮15→齿轮18→动力输出盘33→动力输出管36→轮毂筒5→钢圈37输出，且钢圈37的转速与电机转速比为1∶3(此转速可以任意设定)。此工作过程中支撑架17被固定在主轴2上，所以静止不动，齿轮38与电机转速同步为顺时针转动，齿轮38带动单向齿轮13为逆时针转动，同时带动转轴16和齿轮15同步逆时针转动。齿轮15带动齿轮18顺时针转动，齿轮18带动动力输出盘33和动力输出管36以及钢圈37顺时针转动。当电机停止输出动力时电机停止转动，齿轮38和单向齿轮13也静止不动，即单向轴承14的外圆也静止不动。在惯性的作用下车轮继续转动，所以齿轮18也与车轮同步继续顺时针转动，齿轮18带动齿轮15逆时针转动即通过转轴16带动单向轴承14的内圆也逆时针转动。这样由于单向轴承14的存在使车轮的作用力不会传给电机使其转动。

如车子在行驶当中，即使换档前让电机停止输出动力，但是车轮会在惯性的作用下继续转动。车轮在惯性滑行这一时刻有利于任意切换档位，并且要求为逐一加减档为最佳。

如图2和图3所示，可以将图1中的电机右端盖12径向处的凹孔10改设为数个斜齿40，把动力输出管36左端的凸面11改设为孔43，在孔43内依次装入弹簧44、斜块42后再安装挡板41，防止斜块42被弹出孔43外。这样在快档时与以上不同的是斜块42与斜齿40相互啮合，当车轮转速超过电机转速后此时斜块42会在孔43内配合弹簧44跳动。在慢档时，还是拉动拉线27使动力输出管36右移，此时斜块42完全脱离斜齿40，其后工作原理与上述一致。在退车时也可以不必切入慢档中，在快档或慢档都可以退车。

实施例2：

参见图4，本实用新型包括主轴2、轮毂筒5以及钢圈37，轮毂筒5两端分别安装左端盖4和右端盖32，主轴2两端分别安装在轮毂筒的两个端盖的中心轴承孔内，在轮毂筒5内的主轴上设有电机，电机包括定子8和转子6，定子8固定在主轴2上，定子8上布设电机绕组9，在转子6和电机绕组9之间设有磁钢片7，电机两端分别是电机左端盖45和电机右端盖12，电机左右端盖与电机转子6固连。电机供电线1从主轴2的右端引出，在右端盖32上安装刹车盘3，钢圈37安装在轮毂筒5的中间。其关键技术是主轴两端所在的轮毂筒内是变速机构，变速机构包括变速箱、动力输出总成以及档位控制总成。主轴两端所在的轮毂筒构成变速箱体，在变速箱体内的主轴2上通过平键安装支撑架17，支撑架17位于电机右端。在支撑架17上开有径向孔，径向孔内通过轴承安装转轴16。在转轴16的左端通过单向轴承14安装齿轮组成单向齿轮13，转轴16的右端通过平键安装齿轮15。

动力输出总成是在电机右端盖12上安装动力输出轴套39，当主轴2被固定，电流从电机供电线1输入至电机绕组9，此时电机内产生旋转磁场，转子6开始按顺时针转动。由于动力输出轴套39与电机右端盖12相连，电机右端盖12又与转子6相连，所以电机动力由动力输出轴套39输出。在动力输出轴套39的外表面通过平键安装齿轮38，齿轮38与转轴16左端的单向齿轮13啮合，在主轴2上位于支撑架17的右侧通过轴承安装齿轮18，齿轮18与转轴16右端的齿轮15啮合，齿轮18上直接安装右端盖32。电机左端盖45上安装动力输出块46，动力输出块46径向处设有凹孔10。由于动力输出块46与电机左端盖45相连，电机左端盖45又与转子6相连，所以电机动力由动力输出块46输出。位于动力输出块46左侧设有滑动套管19，动力输出盘33通过轴承安装在滑动套管19上。动力输出盘33右端径向处设有凸面11，凸面11嵌入动力输出块46径向处的凹孔10内相互啮合。动力输出盘33的外表面设有数个卡槽34，在轮毂筒5左端内壁设有数个凸块35，凸块35嵌入卡槽34内，动力输出盘33相对轮毂筒5可作横向左右滑动动作。

档位控制总成是在主轴2左端内部开有轴孔30，轴孔30内依次装入拉动件21、弹簧23、拉动小轴22、行程调整空心螺钉28。拉动小轴22穿过行程调整空心螺钉28、弹簧23后紧固在拉动件21内。主轴2左端安装有支撑管29，支撑管29上开有孔24，支撑管29一侧安装拉线导向管26，拉线27穿过拉线导向管26、支撑管29，至拉动小轴22上，被拉线压紧螺钉25固定。拉动件21通过连接螺栓20连接，连接螺栓20垂直于主轴2，纵向穿过滑动套管19和拉动件21，让动力输出总成与档位控制总成连接，使动力输出总成受控于档位控制总成。在连接螺栓20所在位置的主轴2上设有一定宽度的纵向通孔，作为连接螺栓20的横向滑动轨道31，通过横向滑动轨道31的宽度和拉线27的拉动距离的共同作用，来控制连接螺栓20的行程，即控制了动力输出盘33的横向滑动行程，完成档位切换。

当需要快档时，首先让电机停止输出动力，然后拉动拉线27，此时动力输出盘33右移，进入快档后，定位拉线，使其定位在快档中。此时动力输出盘33右端的凸面11嵌入动力输出块46径向处的凹孔10内相互啮合。同时凸块35继续嵌入卡槽34内。然后电机给出动力按顺时针开始转动，此时电机动力由电机转子6→电机左端盖45→动力输出块46→动力输出盘33→轮毂筒5→钢圈37输出，且钢圈37的转速与电机转速同步为1∶1。此工作过程中支撑架17被固定在主轴2上，所以静止不动，齿轮38与电机转速同步为顺时针转动，齿轮38带动单向齿轮13连同单向轴承14的外圆为逆时针转动，同时齿轮18为顺时针转动也与电机转速同步，齿轮18带动齿轮15为逆时针转动。此时单向齿轮13和齿轮15在同一根转轴16上作两种不同转速的逆时针转动，由于单向轴承14的存在它把单向齿轮13和齿轮15的速度差分解了，而单向轴承14的工作方式为其外圆逆时针转动，内圆也为逆时针转动，且内圆转速超过外圆转速。当电机停止输出动力时，在惯性的作用下车轮继续转动，电机被车轮同步带转，其变速箱内所有齿轮工作方式与上述相同，当车轮停止转动后电机和所有齿轮为静止状态。

当需要慢档时，首先让电机停止输出动力，然后拉动拉线27，此时动力输出盘33左移，进入慢档后，定位拉线，使其定位在慢档中。此时动力输出盘33右端的凸面11脱离动力输出块46径向处的凹孔10，同时凸块35继续嵌入卡槽34内。然后电机给出动力按顺时针开始转动，此时电机动力由电机转子6→电机右端盖12→动力输出轴套39→齿轮38→单向齿轮13→单向轴承14→转轴16→齿轮15→齿轮18→右端盖32→轮毂筒5→钢圈37输出，且钢圈37的转速与电机转速比为1∶3(此转速可以任意设定)。此工作过程中支撑架17被固定在主轴2上，所以静止不动，齿轮38与电机转速同步为顺时针转动，齿轮38带动单向齿轮13为逆时针转动，同时带动转轴16和齿轮15同步逆时针转动，齿轮15带动齿轮18顺时针转动，齿轮18带动右端盖32以及钢圈37顺时针转动。当电机停止输出动力时电机停止转动，齿轮38和单向齿轮13也静止不动即单向轴承14的外圆也静止不动。在惯性的作用下车轮继续转动，所以齿轮18也与车轮同步继续顺时针转动，齿轮18带动齿轮15逆时针转动即通过转轴16带动单向轴承14的内圆也逆时针转动。这样由于单向轴承14的存在使车轮的作用力不会传给电机使其转动。

Claims

1.电动车机械变档轮毂，包括主轴(2)、轮毂筒(5)以及钢圈(37)，轮毂筒(5)两端分别安装左端盖(4)和右端盖(32)，主轴(2)两端分别安装在轮毂筒的两个端盖的中心轴承孔内，在轮毂筒(5)内的主轴一端为电机，电机两端分别是电机左端盖和电机右端盖(12)，电机右端盖(12)与电机转子(6)固连，其特征是主轴另一端所在的轮毂筒内是变速机构，变速机构包括变速箱、动力输出总成以及档位控制总成。主轴另一端所在的轮毂筒构成变速箱体，在变速箱体内的主轴(2)上安装支撑架(17)，在支撑架(17)上开有径向孔，径向孔内安装转轴(16)，在转轴(16)的左端通过单向轴承(14)安装齿轮组成单向齿轮(13)，右端安装齿轮(15)。

2.根据权利要求1所述的电动车机械变档轮毂，其特征是动力输出总成是在电机右端盖(12)上安装动力输出轴套(39)，在动力输出轴套(39)的外表面安装齿轮(38)，齿轮(38)与转轴(16)左端的单向齿轮(13)啮合，在主轴(2)上位于支撑架(17)的右侧安装有滑动套管(19)，滑动套管(19)上安装齿轮(18)，齿轮(18)与转轴(16)右端的齿轮(15)啮合，齿轮(18)右侧安装动力输出盘(33)，动力输出盘(33)的左端安装动力输出管(36)，动力输出管(36)的外表面设有卡槽(34)，在轮毂筒(5)右端内壁设有凸块(35)，凸块(35)嵌入卡槽(34)内，动力输出管(36)的左端设有凸面(11)，电机右端盖(12)的径向处设有凹孔(10)数个，凸面(11)嵌入凹孔(10)内。

3.根据权利要求1所述的电动车机械变档轮毂，其特征是档位控制总成是在主轴(2)右端内部开有轴孔(30)，轴孔(30)内依次装入拉动件(21)、弹簧(23)、拉动小轴(22)、行程调整空心螺钉(28)，拉动小轴(22)左端穿过行程调整空心螺钉(28)、弹簧(23)后紧固在拉动件(21)内，主轴(2)右端安装支撑管(29)，支撑管(29)上开有孔(24)，支撑管(29)右端安装拉线导向管(26)，拉线(27)穿过拉线导向管(26)、支撑管(29)右侧，至拉动小轴(22)右端，被拉线压紧螺钉(25)固定，拉动件(21)通过连接螺栓(20)连接，连接螺栓(20)垂直于主轴(2)，纵向穿过滑动套管(19)和拉动件(21)，在连接螺栓(20)所在位置的主轴(2)上设有纵向通孔，作为连接螺栓(20)的横向滑动轨道(31)。

4.根据权利要求2所述的电动车机械变档轮毂，其特征是电机右端盖(12)径向处设有斜齿(40)，动力输出管(36)左端设有孔(43)，在孔(43)内依次装入弹簧(44)、斜块(42)，动力输出管(36)左端面上设有挡板(41)。

5.电动车机械变档轮毂，包括主轴(2)、轮毂筒(5)以及钢圈(37)，轮毂筒(5)两端分别安装左端盖(40)和右端盖(32)，主轴(2)两端分别安装在轮毂筒的两个端盖的中心轴承孔内，在轮毂筒(5)内的主轴上设有电机，电机包括定子(8)和转子(6)，定子(8)固定在主轴(2)上，定子(8)上布设电机绕组(9)，在转子(6)和电机绕组(9)之间设有磁钢片(7)，电机两端分别是电机左端盖(45)和电机右端盖(12)，电机左右端盖与电机转子(6)固连，钢圈(37)安装在轮毂筒(5)的中间，其特征是主轴两端所在的轮毂筒内是变速机构，变速机构包括变速箱、动力输出总成以及档位控制总成。主轴两端所在的轮毂筒构成变速箱体，在变速箱体内的主轴(2)上安装支撑架(17)，支撑架(17)位于电机右端，在支撑架(17)上开有径向孔，径向孔内安装转轴(16)，在转轴(16)的左端通过单向轴承(14)安装齿轮组成单向齿轮(13)，右端安装齿轮(15)。

6.根据权利要求5所述的电动车机械变档轮毂，其特征是动力输出总成是电机右端盖(12)上安装动力输出轴套(39)，在动力输出轴套(39)的外表面安装齿轮(38)，齿轮(38)与转轴(16)左端的单向齿轮(13)啮合，在主轴(2)上位于支撑架(17)的右侧安装齿轮(18)，齿轮(18)与转轴(16)右端的齿轮(15)啮合，齿轮(18)上直接安装右端盖(32)，在电机左端盖(45)上安装动力输出块(46)，动力输出块(46)径向处设有凹孔(10)，位于动力输出块(46)左侧设有滑动套管(19)，动力输出盘(33)安装在滑动套管(19)上，动力输出盘(33)右端径向处设有凸面(11)，凸面(11)嵌入动力输出块(46)径向处的凹孔(10)内相互啮合，动力输出盘(33)的外表面设有卡槽(34)，在轮毂筒(5)端内壁设有凸块(35)，凸块(35)嵌入卡槽(34)内。

7.根据权利要求5所述的电动车机械变档轮毂，其特征是档位控制总成是在主轴(2)左端内部开有轴孔(30)，轴孔(30)内依次装入拉动件(21)、弹簧(23)、拉动小轴(22)、行程调整空心螺钉(28)，拉动小轴(22)穿过行程调整空心螺钉(28)、弹簧(23)后紧固在拉动件(21)内，主轴(2)左端安装有支撑管(29)，支撑管(29)上开有孔(24)，支撑管(29)一侧安装拉线导向管(26)，拉线(27)穿过拉线导向管(26)、支撑管(29)，至拉动小轴(22)上，被拉线压紧螺钉(25)固定，拉动件(21)通过连接螺栓(20)连接，连接螺栓(20)垂直于主轴(2)，纵向穿过滑动套管(19)和拉动件(21)，在连接螺栓(20)所在位置的主轴(2)上设有纵向通孔，作为连接螺栓(20)的横向滑动轨道(31)。